专利名称：：水平井推进器的制作方法
技术领域：
：本实用新型是一种用于石油钻井水平井给钻头加压的一种井下工具。钻水平井时，钻具在水平井中由于受摩擦阻力作用，指重表所显示的值并不是加给钻头的全部压力，钻头上真实钻压是很难了解的，因而也不可能做到正确的钻压。为解决水平井给钻头加上钻压，有时不得不采取猛刹猛放送钻，这种做法影响钻井效率和钻头寿命。美国研制了大斜度井下套管推进器《国外钻井技术》1992年第4期第33页，但不能传递扭矩，不能将动力传到钻头上。本人1985年研制成功的自动送钻液力减震器《专利号8520286.3》没考虑到现在发展情况，只能用于直井，不能适用于有曲率半径的水平井，而且每行程终了不知道工具在井下工作情况。本实用新型的目的提供一种水平井推进器，解决钻水平井加钻压问题，和现在钻水平井钻具受摩阻影响，钻压不真实问题。它的优点钻压不受摩阻影响，钻压真实，还有一个行程终了告示机构，不需要等待钻具完全伸直指重表回零就可进行下一次送钻，节省每个回次时间。本实用新型的目的是这样实现的在钻头之上串联数个缸筒活塞机构，活塞的下腔与缸筒外面环空相通，活塞的上腔与钻头连通，利用内外压力差推动活塞杆向下运动，推动钻头前进，前进到一个行程时，活塞杆上的滑阀孔与环空连通，压力骤降告之行程终了。实用新型的具体结构由以下的实施及附图给出。图1是根据本实用新型提出的水平井推进器的剖面图。下面结合图1详细说明依据本实用新型提出的具体结构原理细节及工作情况。工具主要由上接头(1)，联接在上接头(1)下面的缸筒(2)，联接在缸筒(2)下面缸筒(8)，缸筒(11)联接在缸筒(8)下面，最下面是下接头(15)。在每个缸筒内装有尺寸相同的活塞(3)，活塞(3)装在活塞杆(6)和(10)及伸缩杆(14)的上端，为了防止松动，都用锁紧螺母(9)固定，活塞(3)上装有三道Y型密封圈，上面两道密封圈向上，起密封作用，下面一道密封圈向下，超括泥作用。活塞杆(6)和(10)居于缸筒的中间位置，上端在缸筒内，下端伸出缸筒(2)和缸筒(8)的外面。缸筒(2)和(8)的下端公接头内装有尺寸相同的Y型密封圈(7)，密封活塞杆(6)和(10)，缸筒(2)，(8)，(11)的下部均有阻尼孔(s)，不致于阻尼孔(s)与环空相通。在可以传递矩的断面6方以上或花键伸缩杆(14)装在下接头(15)孔内并伸入缸筒(11)内，在伸缩杆(14)中上部有两块半园形挡瓦(13)卡在伸缩杆(14)上，用于限定伸缩杆(14)向下行程，防止伸缩杆(14)伸出落入井内。上接头(1)，缸筒(2)，缸筒(8)，下接头(15)，它们的联接均采用API标准螺纹联接。行程终了告示机构装在缸筒(2)内的活塞杆(6)上，机构上有滑阀(5)和在滑阀(5)上部回位弹簧(4)，活塞杆(6)下行到达终点时，滑阀(5)上行，滑阀上的孔K与活塞杆上的孔T相通，高压腔A与低压腔B相通，经阻尼孔S与环空相通，钻头压降突然降低，地面泵压力表突然降低，告之已走完一个行程，不需要等待钻柱完全伸直指重表慢慢回零，去进行第二个行程，可节省很多时间，下放工具时活塞杆相对退回，滑阀(5)在回位弹簧(4)作用下自动回位封闭K孔。泥浆经钻铤流入上接头(1)，缸筒(2)，活塞杆(6)，(10)的中心孔，从活塞杆(6)和(10)的最下端P充满缸筒，另一部份从钻头流出，经过钻头喷咀节流作用，在工具内形成高压区A。阻尼孔S与环空相通，活塞下端容积区B为低压区。活塞在压差作用下被压下行推动伸缩杆(14)伸出，与伸缩杆(14)联接的钻头产生向下推力，这力就是对钻头施加的钻压，它的大小等于钻头压降乘于高压区活塞净面积，工具可由1-3级组成，向下总推力就是每级推力之和，钻压数值决定于活塞净面积与喷咀压力降，钻压与摩阻无关，解决了有曲率井和水平井钻具与井壁摩阻太大，钻压不真实和加不上钻压问题。工具结构尺寸和喷咀确定以后，钻压大小取决于排量，泥浆比重，且与排量成平方关系，若需改变钻压，稍为改变排量即可实现，钻井排量不变，钻压稳定不变，自动跟上破碎岩石应有的钻压，没有多余的不合理钻压，也没有钻压不足，可以提高钻井效率。使用方法1、缸筒级数选择图2，图3，图4是一个系列的工具钻压与钻头喷咀关系线图，工具外直径120mm用图2，工具外直径165mm用图3，工具外直径178mm用图4，关系线终端代码1、2、3表示上接头(1)以下缸筒组合方式，1表示缸筒(2)+缸筒(8)+缸筒(11)，2表示缸筒(2)+缸筒(8)，3表示缸筒(11)。根据钻井工艺要求确定钻压，例如工具直径178mm，设计钻压160KN，按钻压和喷咀压降关系直线选择缸筒组合，选择钻压范围重叠最多的缸筒级，选用图4第2条直线缸筒组合为(2)+(11)，钻压范围120-220KN，对应喷咀压降5-9Mpa。反之，如果用第3条直线，缸筒组合为上接头(1)+缸筒(11)，就要求喷咀压降很高才能获得高钻压，喷咀压降17Mpa时，钻压160KN。如果采用第1条直线，缸筒组合上接头(1)+缸筒(2)+缸筒(8)+缸筒(11)，喷咀压降5Mpa，钻压160KN，喷咀压降过低，一般低钻压，高喷咀压降采用上接头(1)+缸筒(11)组合，大钻压，低喷咀压降采用上接头(1)+缸筒(2)+缸筒(8)+缸筒(11)。2、根据上返速度确定泥浆泵排量Q。3、选择喷咀。喷咀总面积A＝0.2317Q(r/ΔP)0.5CM2式中Q-排量(l/s)r-泥浆比重(g/CM3)ΔP-喷咀压力降(Mpa)4、计算钻压，在缸筒级数选择时，粗略的定出钻压，但因选标准喷咀时，喷咀面积已有改变，须按下式重新计算。W＝K×r×Q2/A2KN式中W-钻压(KN)r-泥浆比重(g/cm3)Q-排量(l/s)A-数个喷咀的总面积(cm2)例178缸筒组合(2)+(11)，K值1.22，r＝1.48g/cm3，Q＝25l/s，三个D10喷咀A＝2.36cm2W＝1.22×1.4×252/2.362＝191.7KN5、计算喷咀压降，水平井推进器可直接接钻头上，接在钻头上时喷咀压力降按下式计算P1＝0.054r×Q2/A2Mpa式中r-泥浆比重(g/CM3)Q-排量(l/s)A-喷咀总面积(cm2)K-工具结构系数与缸筒组合方法有关</tables>权利要求1.水平井推进器最上端是上接头(1)，联接在上接头(1)下面的是缸筒(2)，缸筒(2)内有活塞杆(6)，上端在缸筒内，下端伸出缸筒接头外面，活塞杆(6)上端有活塞(3)，各活塞及压紧螺母(9)寸相同都可互换，活塞(3)下面，活塞杆(6)的中部有行程终了告示机构的滑阀(5)，滑阀(5)上有孔K，活塞杆(6)上有孔T，回位弹簧(4)装在滑阀(5)与活塞(3)之间的活塞杆(6)上，缸筒(8)联接在缸筒(1)下面，缸筒(8)里面有活塞杆(10)活塞(3)及锁紧螺母(9)，缸筒(11)联接在缸筒(8)下面，可以传递扭矩的，断面形状为6方以上或花键形状的伸缩杆(4)套入下接头(15)孔内，伸缩杆(14)中部卡上两块半园形的挡瓦(13)，伸缩杆(14)最上端是活塞(3)和压紧螺母(9)，将伸缩杆(14)及其上面另件全装入缸筒(11)内，并旋紧下接头(15)与缸筒(11)的螺纹，在缸筒(2)，(8)，(11)的下部，靠近缸筒接头处的上部有阻尼孔S，S与低压腔B和环空相通，高压泥浆流入缸筒经过活塞杆最下端的孔P充满A腔，A腔压力大天B腔，压力差推动活塞下行，当下行到滑阀(5)与缸筒(2)最下部接触时，滑阀(5)上的孔K与活塞杆(6)上的孔T相通时，高压腔A与低压腔B相通，压力骤降，告示一个行程终了，其特征在于装在于缸筒(2)内的活塞杆(6)上有一个行程终了告示机构是由滑阀(5)和回位弹簧(4)组成，滑阀(5)上有1-4个孔K总面积1-6cm2，活塞杆(6)上1-4个孔总T面积1-4cm2。2.根据权利要求1所述的水平井推进器，其特征在于缸筒(2)，(8)，(11)下端靠近接头略上位置，有低压区B通向环空的1-4个阻尼孔S总面积1-6cm2。3.根据权利要求1所述的水平井推进器，其特征在于所述的断面形状6方以上或花键形状的伸缩杆(14)套入下接头(15)孔内的断面积为20-80cm2。专利摘要水平井推进器是用于石油钻井钻水平井给钻头加钻压的一种井下工具。解决钻水平井时加不上钻压和受摩阻影响钻压不真空问题,由1—3级缸筒和活塞及活塞杆串联而成的液力推进机械,在工具内与环空压差作用下,实现不受摩阻影响推动钻头平稳前进,其特征在第1级缸筒内有行程终了告示机构,可以知道工具在井下工作情况。文档编号E21B7/04GK2284294SQ9622733公开日1998年6月17日申请日期1996年3月6日优先权日1996年3月6日发明者张益友申请人:张益友